Répondre aux nouvelles normes de l’industrie grâce à des systèmes de toit et des commandes intelligentes

Can rooftop units still provide the performance that customers need when expectations are so much higher? Can engineers meet those needs and deliver engineering excellence without getting bogged down in complexity? Absolutely. By bringing equipment and controls together from the beginning, you can deliver intelligent rooftop systems.

Les unités sur le toit peuvent-elles encore offrir les performances dont les clients ont besoin lorsque les attentes sont beaucoup plus élevées ? Les ingénieurs peuvent-ils répondre à ces besoins et offrir l’excellence de l’ingénierie sans s’enliser dans la complexité ? Absolument. En réunissant l’équipement et les commandes dès le départ, vous pouvez fournir des systèmes de toit intelligents.

Les unités de toit monobloc sont la référence de l’industrie pour un confort simple et fiable dans un large éventail de bâtiments commerciaux. Cependant, dans le monde d’aujourd’hui, de nombreux projets de CVC sur les toits ne semblent plus aussi simples.

Les réglementations sectorielles sont plus exigeantes. La norme d’efficacité énergétique ASHRAE® 90.1 est plus stricte. Pendant la pandémie, l’attention portée à la qualité de l’air intérieur s’est accrue. De plus, chaque client a des attentes différentes quant à la performance de son bâtiment, ce qui crée davantage de défis de conception et d’applications à prendre en compte.

L’assistance d’experts et les outils en ligne permettent aux ingénieurs de se conformer plus facilement aux réglementations de l’industrie tout en répondant aux besoins plus personnalisés des clients.

Les fabricants d’unités de toit ont mis à jour leurs produits pour offrir les performances supérieures que le marché d’aujourd’hui exige. Mais l’équipement n’offre que les performances qui contrôlent... ce qui a conduit à l’introduction de la directive 36 de l’ASHRAE®, High Performance Sequences of Operation for HVAC Systems. Ce mode d’emploi pour la programmation des contrôles des meilleures pratiques nécessite une expertise qui peut être difficile à trouver.

Conditionner les performances que chaque client demande.

Mais devinez quoi ? La pression n’est pas que sur vous. La nouvelle approche de Trane fusionne nos connaissances mécaniques et notre expertise en programmation pour fournir des équipements et des commandes de pointe dans des solutions packagées. Les « systèmes intelligents » qui en résultent sont préprogrammés pour répondre aux priorités des clients, qu’il s’agisse d’efficacité énergétique, de qualité de l’air intérieur, de confort flexible ou d’autre chose. Habituellement, il devient un exercice d’équilibre pour servir plusieurs KPI.

D’autres équipementiers abordent les exigences de performance plus élevées d’aujourd’hui de diverses manières. Dans le but de simplifier la tâche des ingénieurs pour Trane, nous avons rassemblé les complexités en un processus facile en trois étapes.

Un outil en ligne appelé Trane® Design Assist™ guide les ingénieurs à travers les spécifications du système de contrôle et la définition des performances.
Depuis l’usine, les applications de contrôle du système Trane permettent de mettre en œuvre facilement les séquences appropriées de la directive ASHRAE 36 pour répondre aux exigences spécifiées par l’ingénieur.
Le client final/propriétaire du bâtiment reçoit un système performant qui fonctionne selon les spécifications définies, avec l’intelligence nécessaire pour maintenir ces performances dans le temps.

C’est rapide, facile et pratiquement sans risque. Les performances que vous spécifiez sont réalisées en quelques minutes. Avec de multiples add-ons disponibles pour la ventilation, la filtration, le VAV, le chauffage par pompe à chaleur et plus encore, les systèmes de toiture intelligents peuvent rivaliser avec les systèmes appliqués en termes de performance globale et de flexibilité, et le logiciel est responsable de la plupart des travaux techniques complexes, chronophages et risqués.

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Résoudre ce qui compte.

Les systèmes de toiture intelligents sont la réponse aux nouvelles attentes qui exigent plus de rigueur de la part du CVC. Voici quelques-unes des tendances actuelles qui rendent les synergies entre l’équipement et les commandes encore plus importantes aujourd’hui.

Trane a introduit de nouveaux produits de toiture avec des fonctionnalités optionnelles et une programmation d’optimisation qui rendent les projets conformes. Toutes les unités sur le toit respectent ou dépassent les normes actuelles. Notre offre à plusieurs niveaux sur les toits commerciaux vous permet de sélectionner des unités qui dépassent les exigences minimales d’efficacité IEER de 11 % à 30 %. Dans l’offre commerciale légère, l’efficacité de Precedent® eFlex™ est jusqu’à 85 % supérieure aux normes établies par le ministère de l’Énergie et l’ASHRAE.

Nouvelles normes d’efficacité énergétique. Une fois de plus, la barre a été placée plus haut. Cette fois-ci, il s’agit de respecter les réglementations du département de l’Énergie des États-Unis. Les nouveaux minimums d’efficacité de refroidissement du système pour 2023 ont augmenté d’environ 15 % sur les unités commerciales de plus de 65 K BTU. L’efficacité du chauffage au gaz naturel (> 225 000 btu/h) est passée de 80 % à 81 % d’efficacité en régime permanent.

Décarbonisation. Les méthodes conventionnelles de chauffage à combustibles fossiles sont en train de tomber en disgrâce dans de nombreuses régions du monde. De plus en plus de propriétaires de bâtiments s’efforcent de construire des bâtiments neutres en carbone pour répondre aux mandats locaux ou aux objectifs de durabilité. Des méthodes de contrôle à faible coût ou gratuites, telles que les stratégies de planification et d’optimisation, peuvent être déployées dans les systèmes d’automatisation des bâtiments existants comme premières étapes du parcours de décarbonisation. De simples changements peuvent augmenter l’efficacité énergétique globale du bâtiment et, par conséquent, réduire ses émissions de carbone. L’argent économisé en dépensant moins en énergie peut être canalisé vers des projets d’investissement (tels que la mise à niveau vers des équipements plus économes en énergie) afin de pousser la décarbonisation plus loin.

Qualité de l’air intérieur optimisée. Le public est devenu plus sophistiqué en matière de qualité de l’air intérieur (QAI) pendant la pandémie de COVID-19, ce qui a changé à jamais les attentes des bâtiments commerciaux. L’augmentation de la ventilation et de la filtration peut aider à optimiser la qualité de l’air intérieur, mais elle entraîne également une augmentation de la consommation d’énergie et des coûts d’exploitation. Certains systèmes de toiture offrent une gamme d’options de filtration, y compris MERV 13 et plus. L’application des bonnes séquences de contrôle peut minimiser les conséquences financières potentielles qui peuvent être nécessaires pour atteindre une QAI plus élevée.

Amélioration du confort des occupants. Les systèmes de toiture par zones sont un moyen amélioré d’offrir un contrôle plus ciblé du confort dans des espaces tels que les établissements de soins de santé, les écoles et les immeubles de bureaux. Les systèmes par zones nécessitent par nature des contrôles plus sophistiqués : les systèmes intelligents incluent des fonctionnalités qui simplifient l’installation, la mise en service et l’entretien tout en maintenant les paramètres de performance en permanence.

Défis des entrepreneurs et des prestataires de services. Avec les techniciens expérimentés qui partent à la retraite et les nouveaux employés qualifiés rares, les entrepreneurs veulent que les projets restent simples et rapides. Les unités de toit emballées semblent familières. Les systèmes de toiture monobloc facilitent la transition vers les solutions plus complexes exigées par le marché. Les commandes de nouvelle génération rendent la configuration, l’entretien et la maintenance du système aussi simples que jamais, avec des interfaces numériques et des applications mobiles qui ont du sens pour une main-d’œuvre plus jeune.

Les composants emballés sont meilleurs ensemble.

Alors, qu’est-ce qui se passe dans un système de toit intelligent ? Avec Trane, tout ce dont vous avez besoin pour répondre aux attentes des clients en matière de performances peut être inclus dans l’emballage. Nous avons un portefeuille complet d’unités sur le toit avec des caractéristiques et des options de performance ; contrôles allant des contrôleurs d’unité à l’automatisation des bâtiments ; et un portefeuille de services qui s’étend de l’installation et de la mise en service jusqu’à un soutien continu de la performance. Les wattmètres, les vannes, les actionneurs, les équipements et les BAS peuvent généralement être intégrés. Le fait de tout construire sur des protocoles ouverts et standard permet des installations multifournisseurs et une connectivité facile dans l’ensemble de l’écosystème du bâtiment.

Comme point de départ, un système de base typique comprend l’unité de toit, les unités terminales VAV, les commandes du système et les capteurs sans fil.

L’essentiel du système de toit

Les unités de toit monobloc sont dotées de commandes montées en usine, et nous pouvons assembler en usine une large gamme d’options pour gérer la température, l’humidité, la ventilation et la qualité de l’air intérieur pour répondre à presque toutes les spécifications (blocs de gaz, pompes à chaleur et systèmes hybrides bicarburants). Les caractéristiques optionnelles comprennent des ventilateurs et des compresseurs à vitesse variable, un réchauffage modulant des gaz chauds, une modulation de la chaleur des gaz, une filtration MERV élevée, et bien d’autres.

Caractéristiques	Avantages du système
Unités à haut rendement	Économies d’énergie
Ventilateurs à plusieurs vitesses ou à vitesse variable	Plus silencieux - Économies d’énergie du ventilateur
Meilleur contrôle de l’humidité	Des espaces plus confortables
Modulation de la chaleur gaz/électrique	Atténue la surchauffe en dehors des heures de pointe
Pompes à chaleur/bicombustibles	Systèmes à faibles émissions de carbone
Commandes modernes intégrées	Connexion à distance sécurisée, plus facile à entretenir

Options de pompe à chaleur : Tout électrique ou bicarburant
L’électrification de la chaleur est une tactique importante dans une stratégie globale de décarbonisation des bâtiments. De nombreuses unités sur le toit peuvent inverser le système de réfrigération pour fonctionner comme une pompe à chaleur, fournissant un refroidissement et un chauffage tout électriques et tout-en-un. Certaines unités peuvent être équipées d’un chauffage au gaz séparé avec une plus grande répartition, d’un serpentin d’eau chaude avec vanne modulante ou d’un chauffage électrique modulant (SCR).

À l’instar des voitures hybrides, les unités à double carburant peuvent offrir une tranquillité d’esprit lorsque les clients hésitent à se lancer dans le chauffage électrique.

Certains clients, en particulier ceux qui vivent dans des climats plus froids, peuvent hésiter à se lancer dans le chauffage électrique. À l’instar des voitures hybrides qui offrent l’assurance d’un « plan B » à moteur à combustion, les systèmes hybrides à double carburant sur le toit comprennent un système de chauffage au gaz supplémentaire. Ils fonctionnent principalement à l’aide de la pompe à chaleur pour le chauffage électrifié. Le chauffage au gaz ne se déclenche qu’au besoin avec une plage de température de commutation réglable de 45 °F à 15 °F. Dans de nombreux cas, le plus grand avantage pour le client est la tranquillité d’esprit. Les exploitants de bâtiments sont souvent surpris de voir à quel point le chauffage au gaz est rarement utilisé.

L’automatisation des bâtiments et les contrôles du système assurent la coordination et la gestion nécessaires de tous les composants du système de manière à fournir (et à maintenir) les performances spécifiées. Les systèmes d’automatisation des bâtiments orchestrent les performances de l’équipement à l’aide d’applications préconçues qui peuvent être modifiées pour chaque projet, ce qui simplifie la livraison de la conception technique, assure le déploiement des normes de l’industrie et permet une plus grande cohérence entre plusieurs bâtiments. Contrairement à d’autres contrôles qui sont « capables » de fournir des critères spécifiques, Trane déclare définitivement que nos contrôles « fourniront » les performances promises. C’est une grande différence, et cela donne une assurance supplémentaire que les solutions des ingénieurs offriront l’efficacité énergétique, le confort et d’autres avantages comme promis.

Les commandes d’unité de dernière génération arrivent sur site avec des séquences optimisées programmées en usine et préparées pour la gestion à distance basée sur une application. Les contrôleurs d’unité avancés permettent une plus grande flexibilité dans les points de consigne et gèrent avec compétence des configurations d’équipement complexes pour offrir des avantages plus avancés en matière d’efficacité énergétique/durabilité, de gestion de l’humidité, de confort par zone et de qualité de l’air intérieur. Les commandes numériques peuvent produire plusieurs points de données pour fournir des analyses détaillées. Des interfaces utilisateur intuitives au niveau de l’unité et de l’application mobile permettent aux exploitants de bâtiments de détecter facilement et rapidement les baisses de performance afin d’éviter les temps d’arrêt et de corriger les inefficacités des coûts. Construits sur des protocoles standard ouverts, ces contrôleurs s’intègrent facilement à tout système d’automatisation de bâtiment non propriétaire.

Les capteurs de zone sans fil prennent en charge les protocoles de communication ouverts grâce à la conformité à la norme ASHRAE 135 (BACnet/ ZigBee®). Selon l’application, la détection peut être nécessaire pour la température, l’humidité, l’occupation et le CO2. Les capteurs Air-Fi® Wireless alimentent le BAS pour une gestion et un contrôle faciles. La communication sans fil signifie que les capteurs peuvent être retirés et déplacés pour répondre aux besoins futurs, sans électricien et sans endommager les murs

Configurations système courantes

Système monozone à deux vitesses – Ce système simple est bien connu de nombreux professionnels de l’industrie et des propriétaires de bâtiments. Il est composé d’une seule unité sur le toit avec contrôleur et d’au moins un capteur de température de zone ou un thermostat. Le ventilateur d’alimentation fonctionne à haute ou basse vitesse, en fonction des besoins de refroidissement ou de chauffage. Les compresseurs scroll à collecteur assurent le refroidissement, tandis que le chauffage est fourni par un chauffage au gaz ou électrique. L’unité peut également être configurée pour inverser le système de réfrigération afin de fonctionner comme une pompe à chaleur.

Système VAV à zone unique : le ventilateur d’alimentation de cette unité varie sa vitesse pour fournir un volume variable d’air conditionné à la zone. Les compresseurs à collecteur ou à vitesse variable assurent le refroidissement, tandis que le chauffage est fourni par un chauffage au gaz ou électrique, ou en inversant le système de réfrigération pour qu’il fonctionne comme une pompe à chaleur. Ce type de système est idéal pour les grands espaces ouverts tels que les auditoriums, les entrepôts et les commerces de détail ouverts.

Système hybride de commutation : composé d’une seule unité de toit avec contrôleur, de deux unités terminales VAV ou plus (chacune avec un contrôleur et un capteur de température de zone) et d’un registre de dérivation. Les compresseurs scroll à collecteur assurent le refroidissement, tandis que le chauffage est fourni par un chauffage au gaz ou électrique étagé, ou en inversant le cycle de réfrigération pour fonctionner comme une pompe à chaleur. Le panneau de commande du système utilise une stratégie de vote pour déterminer si l’unité de toit doit fournir de l’air frais dans le conduit ou un « changement » pour fournir de l’air chaud. Un ventilateur à vitesse variable fait varier l’alimentation en air froid des zones au fur et à mesure que les registres VAV au niveau de la zone se modulent (le registre de dérivation est fermé), puis fonctionne à pleine vitesse en mode chauffage, obligeant ainsi le registre de dérivation à contourner l’excès d’air soufflé vers le chemin de retour d’air. Ce système très diversifié convient à de nombreuses applications et offre une meilleure efficacité énergétique que les anciens systèmes de dérivation à inverseur qui utilisaient un ventilateur d’alimentation à vitesse constante.

Les systèmes d’emballage multizones permettent un confort plus personnalisé. Les unités avec une soupape d’inversion permettent au système de réfrigération électrifié de fournir du refroidissement ou du chauffage.

Système VAV de commutation : une seule unité de toit avec contrôleur, combinée à deux unités terminales VAV ou plus, chacune dotée d’un contrôleur et d’un capteur de température de zone. Les compresseurs à collecteur ou à vitesse variable assurent le refroidissement, tandis que le chauffage est assuré par un chauffage modulant au gaz ou électrique. Encore une fois, le panneau de commande du système utilise une stratégie de vote pour déterminer si l’unité de toit doit fournir de l’air frais ou chaud dans le conduit. Au fur et à mesure que les registres VAV au niveau de la zone modulent, le ventilateur à vitesse variable fait varier l’alimentation en air pendant le fonctionnement de refroidissement et de chauffage ; Par conséquent, un amortisseur de dérivation n’est généralement pas nécessaire.

Système VAV multizone avec chauffage électrique ou à eau chaude terminale - Dans cette configuration, une unité sur le toit peut desservir plusieurs zones avec un contrôle indépendant de la température dans chacune d’elles. Il est capable de fournir simultanément du chauffage à certaines zones et du refroidissement à d’autres. La plupart des unités terminales VAV sont équipées d’un chauffage électrique ou à eau chaude.

Un expert système compétent peut vous en dire plus et vous aider à peser le pour et le contre de chacun d’entre eux pour une application particulière.

Contrôler l’excellence opérationnelle

Les systèmes de la plupart des fournisseurs sont « capables » d’excellence opérationnelle. Trane prend la responsabilité de la réalisation de ce projet et permet aux propriétaires de bâtiments de maintenir plus facilement les avantages dans le temps. Les systèmes complexes nécessitent une programmation plus compliquée, et Trane l’apporte en interne pour optimiser les performances à l’aide de notre bibliothèque de solutions d’ingénierie documentées. La plupart des installations nécessitent une personnalisation mineure pour obtenir une optimisation situationnelle, mais les performances essentielles arrivent prêtes à l’emploi dans les commandes d’équipement Symbio® de Trane et le système d’automatisation des bâtiments Tracer®. Les interfaces graphiques standardisées offrent une simplicité d’utilisation qui permet de réduire les erreurs d’utilisation qui entraînent une baisse des performances au fil du temps. Il s’agit d’une approche plus professionnelle et sans risque que de confier une programmation importante à des techniciens possédant des compétences très diverses.

Les systèmes Trane® Tracer ont été développés pour offrir des séquences et des performances conformes à la directive 36 de l’ASHRAE. Notre application préconçue de trim-and-respond comprend les règles définies par l’ASHRAE GL 36, ce qui permet de modifier ou d’étendre les règles pour répondre à tout besoin de bâtiment ou de système.

Augmenter l’efficacité énergétique grâce à une approche systémique.

L’intégration complète du système permet aux opérateurs d’adapter beaucoup plus facilement l’utilisation du système à l’occupation du bâtiment et d’éviter de consommer plus d’énergie que nécessaire. Les commandes d’unité Trane s’intègrent facilement à n’importe quel système d’automatisation du bâtiment dans une approche globale de gestion de l’énergie. C’est essentiel pour réduire l’impact carbone d’un bâtiment. Les systèmes d’automatisation des bâtiments à la pointe de la technologie peuvent réduire la consommation d’énergie des bâtiments commerciaux jusqu’à 40 %.

Même s’il s’agit d’un système autonome, les systèmes intelligents sur les toits permettent de réaliser d’importantes économies d’énergie qui ont été documentées dans de nombreuses études. Notre propre modélisation a démontré des économies d’énergie de 9 % par rapport aux références ASHRAE 90.1, avec des économies de 23 % par rapport à un « bâtiment typique ».

Une étude du Pacific Northwest National Lab a révélé des économies d’énergie de 29 % par rapport aux bâtiments mal gérés ou non optimisés.

Rendre votre bon travail encore meilleur.

Les systèmes de toiture deviendront probablement encore plus complexes à mesure que les pressions de l’industrie augmenteront. À l’heure actuelle, vous pouvez répondre à pratiquement toutes les exigences de performance en associant les caractéristiques et les options des systèmes de toit emballés à des commandes préconçues. L’objectif final est de vous permettre de fournir plus facilement l’excellence en ingénierie pour répondre aux besoins de tous les clients.

L’excellence de l’ingénierie sans complexité. Trane vous ouvre la voie à l’avenir grâce à des systèmes de toiture intelligents plus performants.

Unités de toit Trane®

Les unités de toit monoblocs Trane, disponibles de 2 à 150 tonnes, offrent une efficacité, une fiabilité et une installation sans tracas à la pointe de l’industrie, avec de nombreuses options haut de gamme pour répondre aux besoins spécifiques des applications.
Systèmes d’automatisation des bâtiments Tracer® SC+

Tracer SC+ est un puissant système d’automatisation des bâtiments qui intègre des systèmes pour simplifier la commande et offrir un meilleur contrôle du confort et de l’efficacité.
Systèmes de toiture par zones

Idéal pour les petits bâtiments, les systèmes de toiture par zones Trane® offrent des options rentables pour augmenter le confort et l’efficacité énergétique, tout en simplifiant l’exploitation et la maintenance. Ces systèmes packagés rendent les fonctionnalités avancées abordables et faciles à utiliser pour les utilisateurs non techniques.
Systèmes d’air variable intelligents

Les systèmes intelligents à air variable Trane simplifient la conception et la mise en œuvre de systèmes que les concepteurs CVC considèrent généralement comme compliqués et chronophages. Grâce aux nouvelles technologies et aux contrôles optimisés, ces systèmes sont de 20 à 30 % plus efficaces que les systèmes VAV multizones traditionnels.